細說細胞培養基分類

細說細胞培養基分類
 
最初的細胞培養實驗中,常使用體液或組織提取物中獲得的天然培養基進行培養,隨著生物技術的發展,細胞實驗逐漸形成標準體系,對培養基的需求和要求也逐漸提高,促進了培養基行業的發展。培養基可以為細胞提供體外生長所必需的生長因子、激素、維生素等物質,同時可以將滲透壓、pH值等理化條件維持在最適宜細胞生長的範圍。
依照細胞培養基的發展歷程,細胞培養基可以分為天然培養基、人工合成培養基等兩大類別,人工培養基根據原料成分的差異性又可以分為含血清培養基、無血清培養基、無異源成分培養基、無動物源成分培養基等幾個類別。
 
01 天然培養基
通常從組織中分離提取,如血清、血漿、淋巴液,或取自動物體液等。此類培養基的營養成分豐富,能夠產生良好的細胞培養效果,目前常用的天然培養基為牛血清,在培養某些特殊細胞時也會加入具有促貼壁效果的膠原類物質。牛血清可以用於幾乎所有的哺乳動物細胞培養,含有多種多肽、脂肪、多醣、生長因子、血漿蛋白和激素等,可以將促進/抑制細胞生長活性維持動態平衡。
但由於天然培養基中通常含有多胺氧化酶等細胞毒性物質,可能引起細胞生長緩慢,甚至死亡。同時由於不確定成分較多,培養基的批間差異較大,導致研究成果的重複性較低,且原料來源較局限、製備過程也更複雜。
 
02 人工合成培養基
依據天然培養基的組分,選擇特定化學物質模擬合成、人工設計配置的培養基,最初設計的基礎培養基(Minimal Essential Medium,MEM)只含有細胞生長所需的最基本物質,如氨基酸、維生素、無機鹽和pH緩衝系統等,在MEM的基礎上,DMEM、IMDM、HAM F12等合成培養基也被陸續的優化開發。
與使用血清等天然培養基相比,部分未知成分尚無法用已知的化學成分完全替代,因此在進行細胞培養實驗中,通常在人工合成培養基中加入5%血清等成分,以克服天然培養基的劣勢,維持細胞活力,促進細胞增殖。

03 無血清培養基
隨著培養基技術的發展,無血清培養基(Serum Free Medium,SFM)和無血清培養體系逐漸成為細胞培養中的主流方案。無血清培養體係可簡化分離純化操作,降低血清批次間的差異對實驗結果造成的影響,同時避免血清成分引起的細胞毒性或血清源性污染,更利於細胞產品的純化及體外培養細胞的分化。目前常用的培養方案為合成培養基+成分明確的血清替代物,既能有效避免使用動物血清帶來的安全性問題,又可以滿足細胞培養所需的營養環境。同時無血清培養基常需要額外添加促貼壁物質、激素、生長因子、酶抑製劑以及微量元素等,以達到更好的貼壁培養效果。
無血清培養基已廣泛應用於大規模動物細胞培養,在抗體、疫苗生長、生物活性蛋白製品中,改良的無血清培養基可以將細胞置於最利於生長或表達目標產物環境中進行持續的高密度培養。除生物製品外,在細胞生物學、藥理學、腫瘤學等學科領域中,無血清培養基也得到了良好應用。
 
無血清培養基分類
 
依據原料等級、成分的差異,無血清培養基可以分為以下四類:
 
01 無異種源成分培養基
即Xeno-Free,簡稱XF。指不使用、不含有非人類動物來源的一級原料或非人類動物來源DNA序列所製成的重組材料。一級原料可能來自人源的經純化、或加工的材料。其二、三級原料中可能含有動物源成分。
 
02 無動物成分培養基
即Animal Component Free,簡稱ACF。指在培養基產品中不含有或所用一級原料中不含任何人或動物組織或體液中的原料,可能含有重組蛋白。其二、三級原料中可能含有動物源成分。
 
03 無動物源培養基
即Animal Origin Free,簡稱AOF。指成品不含有或在生產製造過程中不使用人源或動物源的任何一、二級原料,其三級原料可能源自人或動物的組織、細胞系或體液。相比於XF、ACF級別培養基,AOF級別培養基的原料等級更優。
 
04 化學成分限定培養基
即Chemical Defined,簡稱CD。指培養基產品在生產製造過程中不使用含有未知成分或結構的蛋白質、水解產物,其原材料的結構、濃度均為已知,如氨基酸、脂肪酸、無機鹽、類固醇等,不包含任何直接來源於人或動物組織或體液的成分。
 
雖然無血清培養基可以有效的避免血清成分引起的細胞培養標準化程度低、安全風險高、細胞表達目的產物純化難度大等問題,但無血清培養方案也有一些不足之處:
無血清培養基的營養成分不如含血清培養基全面,可能存在細胞生長所需營養缺乏的情況;
一類無血清培養基通常只適用於某一類細胞的培養,針對性較高,不具有普適性;
細胞在無血清培養基中培養時,易受到某些化學因素和機械因素的影響;
無血清培養方案的使用和保存較含血清培養基更為複雜。
 
BloomStemTM系列AOF培養基
基於對再生醫學領域的高度看好,華熙生物引進日本樂敦製藥及BioMimetics Sympathies領先的干細胞培養基製造技術,推出BloomStemTM系列AOF間充質乾細胞擴增培養基(MIFI),適用於人臍帶或脂肪來源的間充質乾細胞(Mesenchymal Stem Cell,MSC)擴增培養。滿足生物不同領域的開發需求,助力研究成果轉化。
 
無動物源成分:可避免血清或血清替代物引起的微生物感染等安全風險;
使用時無需添加補劑或促貼壁劑,簡化操作流程並降低成本;
促進MSC的高效擴增並維持其三系分化性能,高效激活MSC分泌免疫調節功能等多種因子;
批間差異極小且質量穩定。
 
除依照培養基成分進行劃分,細胞培養基還依據形態可分為液體培養基、半固體培養基、固體培養基。或根據培養基功能的不同,可以分為細胞增殖培養基、細胞分化培養基。而根據應用領域劃分,細胞培養基又可分為應用於細胞基因治療領域培養基,以及工業製藥領域培養基等。